温室自动作业装备与技术:草莓实例

**章 全球草莓产业及机械化生产现状与趋势 **节 全球草莓种植现状 一、草莓的价值 草莓是蔷薇科多年生常绿草本植物，上市早、供应期较长，素有“早春**果”的美称。其果实鲜红艳丽、芳香多汁、酸甜可口，含有丰富的维生素、氨基酸、糖类及多种矿物质，被誉为“水果皇后”，在全球受到广泛的欢迎。因其果形与心脏的形状相似，果实晶亮血红，享有“相思果”的美称。 (一)营养价值 草莓鲜果中，有机酸含量达1.2％～1.5％ ，蛋白质含量达0.5％～0.96％ ，无机盐含量达0.6％ ，果胶含量达1％～1.7％ ，粗纤维含量达1.4％ ，脂肪含量达0.2％～0.6％。每100g 果肉中含钙18mg、磷27mg、铁1.8mg、维生素 C 约47mg、维生素 B 约0.05mg。另外，草莓还富含氨基酸、果糖、蔗糖、葡萄糖、柠檬酸、苹果酸、胡萝卜素等人体所需的、容易被人体消化吸收的养分，被日本人称为“活的维生素丸”。 (二)保健价值 草莓味甘酸、性凉，有清暑解热、生津止渴、消炎止痛、润肺、健脾、补血、助消化等功效。现代医学表明，草莓中的维生素、纤维素和果胶，对动脉硬化、冠心病、心绞痛、脑出血、高血压、高脂血症、便秘痔疮等疾病，有积极的预防作用[1]。国外研究还指出，从草莓植株中提取的一种胺类物质，对血液病有一定的疗效。草莓中的胡萝卜素是合成维生素 A 的重要物质，因此其具有明目、养肝的作用。此外，草莓对积食胀痛、胃口不佳、营养不良也有一定的食疗作用。 (三)经济价值 草莓属于经济价值较高的小浆果。草莓鲜果上市时正值其他水果处于淡季，鲜果奇缺，因此销售的价格较高，在每年的元旦和春节期间，售价可达40～60元/千克，经济利润可观。同时，近年在各地城市郊区兴起自助式的草莓观光旅游业，在草莓成熟期间，莓农开放草莓园，消费者支付一定的费用即可自由采摘草莓，同时享受其他配套服务。这一举措实现了**产业和第三产业的有效融合，进一步提升了草莓种植的经济效益(图1.1)。 图1.1 草莓采摘园 草莓种植的经济效益远远高于蔬菜作物，据统计，设施草莓栽培的产值达30万元/hm2以上，经济效益显著，成为提高农民经济收入的重要园艺产业，在各地推广发展很快。据2016年的统计数据显示，我国草莓的总产值已经突破500亿元，草莓产业从业人员达到350多万人，小草莓成为实实在在的大产业！草莓产业也已成为当地农民致富的“金色产业”、市场青睐的“绿色产业”、经济发展的“朝阳产业”[2-4]。 二、草莓栽培的历史 草莓属植物，起源于亚洲、美洲和欧洲。西方国家大约自14世纪末开始栽培林丛莓，15～17世纪栽培短蔓莓、麝香莓。1714年荷兰从南美引进智利莓，1726年又从北美引进深红莓。其后在荷兰、法国和英国形成了众多的自然杂交种。1750年世界栽培种“凤梨莓”诞生于法国(智利莓×深红莓)。此后，西欧国家普遍开展了草莓杂交种的培育，草莓栽培在世界各地迅速发展。进入19世纪，由于有许多品质较好的大果型品种，欧洲、美洲和日本进入草莓栽培的盛期[3]。 我国是世界草莓三大起源中心之一。据资料介绍，起源于我国这一中心的有林丛莓、淡味莓、东方莓、山地莓、五叶莓、纤细莓，主要分布于我国东北、西北、西南等地区，可惜的是这些丰富的野生资源没有得到利用。我国各地只是采食野生草莓，并未进行栽培，自大果凤梨莓引入后我国才开始有草莓的栽培。我国大果凤梨莓栽培始于1915年，但初期仅在教堂、使馆、侨民住宅和民间少量零星种植，未能形成商品化栽培。中华人民共和国成立后，我国草莓经历了品种引进和缓慢发展的阶段，直至20世纪80年代才真正进入规模化快速发展时期，从欧美等国家和日本引进的一些新品种草莓成为主栽品种，并不断发展和更新。近年我国草莓新品种培育和适应不同气候、生产条件的栽培模式均得到快速发展。从2018年起，国际草莓品牌大会已在南京连续举办三届，标志着我国的草莓生产已具有重要地位和影响。 三、草莓的种植模式 中国地域辽阔，草莓栽培分布很广，同时栽培形式多种多样。20世纪80年代以前，我国草莓以露地栽培为主；90年代以后，各种栽培方式并存，普遍采用小拱棚半促成栽培、普通大棚与日光温室促成栽培。草莓的种植模式多样，分为平地栽培(畦栽、行栽)、高垄栽培、高架栽培和其他立体栽培。 (一)平地栽培 平地栽培(图1.2)的缺点是草莓匐地生长，果实与土壤接触，灌水或降雨后畦面更常有积水，且光照不佳，易污染叶片或果实，果实易感灰霉病，同时着色较差，品质易受影响。平地栽培，在采摘时需弯腰或趴俯，农事操作强度过大、费时费力。 (二)高垄栽培 高垄栽培(图1.3)是把栽培行做成高为30cm 左右的垄，作物种在垄上的一种栽培方式[4]。高垄栽培具有土壤保温性好、通风透气节水、便于田间管理、降低病害发生、提高果实产量和品质等优点，在草莓、黄瓜、番茄、胡萝卜与白萝卜等各类园艺作物生产中得到广泛应用[5，6]。王立革等发现，栽培垄高度的增加对土层地温提高效果明显，并能有效促进根系生长和产量提高[7]；金丽在大连金普进行高垄单行和高垄双行种植对比试验，研究发现高垄双行种植方式在产量、品质、操作难度和空间利用率等方面都具有优势，经济效益突出[8]。 图1.2 平地栽培 图1.3 高垄栽培 (三)高架栽培 高架栽培(图1.4)为新型的栽培模式，是通过在温室大棚内建造具有一定高度和宽度的钢管式高架栽培床，将栽培基质均匀摊铺在栽培床内，草莓置于高架栽培床上进行栽培。该技术*先由日本研究推广，将草莓栽植管理高度提高到适宜人工作业的高度，以便于园艺操作，大大降低了劳动强度[9]。且离地高架立体基质栽培，有效地利用温室空间和避免了土传病虫害的危害；草莓根系生长好，增产、增收效果显著。这一方式符合未来草莓产业的发展趋势，已成为目前大力推广的省力化栽培技术[10，11]。 图1.4 高架栽培 目前我国的草莓种植，传统平地栽培已被高垄栽培和高架栽培所替代。因高垄栽培在水肥调控、草莓品质等方面具有突出优势，在种植中得到广泛应用，成为当前草莓主流种植模式。 (四)其他立体栽培 除高垄栽培和高架栽培外，由于草莓具有小植株、小果和长坐果周期的特点，因此各类草莓的无土立体栽培模式也在各地得到发展。 1.多层架式栽培 1) A字架栽培 A 字架由支架和栽培槽组成，支架采用不锈钢、角钢等制作成A字形，两边脊上分别安装3层或4层半圆形PVC材质的栽培槽，每条栽培槽基质表面沿草莓植株近旁铺设滴灌带或配置营养液循环系统。A字架栽培的结构紧凑，多层种植提高了土地利用率和产量(图1.5)。 图1.5 A字架栽培 2) H 形架双层栽培 H 形架双层栽培是设立高架进行直立上下双层栽培的模式，上层栽培槽距地面150cm 左右，下层栽培槽距地面85cm 左右，以双行栽培为主，实现水肥一体化(图1.6(a))。 图1.6 H形架双层栽培 该模式优点是进一步提高了大棚空间利用率，有效提高产量。但是，其上层环境条件好，下层则相对较差，积温、光照强度均较弱，易造成草莓生长弱，果实着色差、味道淡、产量低[12]的后果。因此，多采用上层种植草莓、下层种植喜阴耐凉的食用菌等套种方式(图 1.6(b))，食用菌呼吸代谢产生的二氧化碳可供给草莓光合作用，而草莓的光合作用又为食用菌的生长补充新鲜的氧气，使温室内部形成气体内循环，这两者互为补充，相得益彰，既缩短了温室的放风时间，又*大限度地利用太阳能和温室空间，大大提高了生产效率。 2.管道式栽培 管道式栽培是将若干根管道间隔排列组成蔬菜栽培管道，管道上开设用于栽种的定植孔，通过根部水培或气雾培进行作物生产的方式(图1.7)。现今多用 PVC 管材作为管道，由于其建造成本不高、管理方便，并可搭建不同立体架型，在各类叶菜、果菜种植中已得到广泛应用，草莓的管道种植也在各地不断涌现。 图1.7 管道式栽培 3.立柱式栽培 立柱式栽培采用环保塑料栽培钵，经立柱串连而成，营养液从上端逐一渗入下一层，经液管回收循环利用(图1.8)。立柱上栽培钵可自由旋转，使草莓得到均匀的光照。此种栽培模式可充分利用温室空间，显著提高单位面积的种苗数量和果实产量。 图1.8 立柱式栽培 通过四周竖立起来的柱形栽培或者以搭架、吊挂形式按垂直梯度分层栽培，向空间发展，充分利用温室空间和太阳能，可以使土地利用率提高3～5倍，单位面积产量提高2～3倍。 四、全球草莓的种植规模与分布 草莓栽培范围广泛，在世界小浆果中居于首位。据联合国粮食及农业组织(以下简称粮农组织)数据，2018年全球草莓总种植面积达37.24万 hm2，总产量达888.71万 t。全球草莓的种植规模和产量呈不断增长态势，与1961年相比，种植面积增长了2.96倍，而产量增长10倍以上(图1.9)。草莓的适应性很强，世界范围内，从热带到北极圈附近均可栽培，目前超过100个国家和地区都有草莓种植。世界上较大的草莓产区有亚洲、欧洲和北美，草莓种植面积*大的国家依次为中国、波兰、俄罗斯、美国、西班牙和日本，而产量*大的国家则依次为中国、美国、西班牙、俄罗斯、波兰和日本(图1.10)。其中中、美两国的总产量占了全球产量的近1/2。单产水平为美国*高，超过64500kg/hm2，远远超过其他国家和世界平均水平。 欧美和日本的草莓生产具有不同特色。欧美普遍以大规模、产业化的露地垄栽草莓种植为主，而日本由于土地资源紧张和高端化精品化种植策略的实行，其草莓栽培以温室的高垄或高架栽培为主，且高架栽培已逐渐成为主流(图1.11)。